自动控制理论复习题.ppt

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1、自动控制原理复习内容及基本要求,1自动控制的一般概念 主要内容：自动控制的任务 基本控制方式：开环、闭环（反馈）控制。自动控制的性能要求：稳、快、准及最优化。基本要求：重点是反馈控制原理与动态过程的 概念，以及建立原理方块图的方法。,内容提要及小结（1）几个重要概念自动控制：自动控制系统：负反馈原理：,自动控制系统,把被控量反送到系统的输入端与给定量进行比较，利用偏差引起控制器产生控制量，以减小或消除偏差。,在没有人直接参与的情况下，利用控制器使被控对象的被控量自动地按预先给定的规律去运行。,指被控对象和控制装置的总体。这里控制装置是一个广义的名词，主要是指以控制器为核心的一系列附加装置的总和

2、。共同构成控制系统，对被控对象的状态实行自动控制，有时又泛称为控制器或调节器。,（2）控制系统基本控制方式 实现自动控制的基本途径有二：开环和闭环。实现自动控制的主要原则有三：主反馈原则按被控量偏差实行控制。补偿原则按给定或扰动实行硬调或补偿控制。复合控制原则闭环为主、开环为辅的组合控制。（3）系统分类的重点 重点掌握线性与非线性系统的分类，特别对线性系统的定义、性质、判别方法要准确理解。,线性系统,非线性系统,2数学模型 主要内容：动态方程建立及线性化，传递函数及动态结构图，结构图的等效变换，梅逊公式及应用，典型环节。基本要求：重点是传递函数和动态结构图的概念，以及增量线性化、结构图等效变换

3、的法则。利用复阻抗直接建立电路结构图的方法。典型环节的概念。,内容提要及小结,本章主要介绍数学模型的建立方法，作为线性系统数学模型的形式，介绍了两种解析式和两种图解法，对于每一种型式的基本概念，基本建立方法及运算，用以下提要方式表示出来。（1）微分方程式,(2)传递函数,（3）结构图,注意几点：,相加点与分支点相邻，一般不能随便交换。直接应用梅逊公式时，负反馈符号要记入反馈通路中的方框中去。另外对于互不接触回路的区分，特别要注意相加点与分支点相邻处的情况。结构图可同时表示多个输入与输出的关系，这比其它几种解析式模型方便的多，并可由图直接写出任意个输入下总响应。如：运用叠加原理，当给定输入和扰动

4、输入同时作用时，则有 C(s)Gr(s)R(s)Gd(s)D(s),（4）信号流图,重要公式梅逊公式 注意两点：搞清公式中各部分含义；公式只能用于输入节点与输出节点之间的传输，不能用于不含输入节点情况下，任意两混合节点之间的传输。四种模型之间的转换关系可用下图表示,3时域分析法 主要内容：典型响应及性能指标。一、二阶系统的分析与计算。系统稳定性的分析与计算：劳斯判据。稳态误差的计算及一般规律。基本要求：重点是典型响应，性能指标诸概念及计算指标的方法，也要重视结构参数对系统响应影响的一般规律。典型响应以阶跃响应为主。劳斯判据和结构稳定性的概念。终值定理的应用。,内容提要（1）时域分析法是通过直接

5、求解系统在典型输入信号作用下的时间响应，来分析控制系统的稳定性和控制系统的动态性能及稳态性能。工程上常用单位阶跃响应的超调量、调节时间和稳态误差等性能指标评价系统的优劣。许多自动控制系统，经过参数整定和调试，其动态特征往往近似于一阶或二阶系统。因此一、二阶系统的理论分析结果，常是高阶系统分析的基础。,（2）时域分析法的基本方法是拉氏变换法：结构图 C(s)=(s)R(s)c(t)=L-1C(s),（3）时域分析（i）一阶系统的时域分析 一阶系统的动态特性应用一阶微分方程描述。一阶系统只有一个结构参数，即其时间常数T。时间常数T反应了一阶系统的惯性大小或阻尼程度。一阶系统的性能由其时间常数T唯一

6、决定。一阶系统的时间常数T，也可由实验曲线求出。,（ii）二阶系统的时域分析 二阶系统的性能分析，在自动控制理论中有着重要的地位。二阶系统含有两个结构参数，即阻尼比和无阻尼振荡频率n。阻尼比决定着二阶系统的响应模态。=0时，系统的响应为无阻尼响应；=1时，系统的响应称为临界阻尼响应；1时，系统的响应是过阻尼的；0 1时，系统的响应为欠阻尼响应。欠阻尼工作状态下，合理选择阻尼比的取值，可使系统具有令人满意的动态性能指标。其动态性能指标有Mp、tr、td、tp，ts，一是可以从响应曲线上读取；二是它们与、n有相应的关系，只要已知、n，就能很容易求出动态性能指标。,（4）稳定性分析 控制系统是否稳定

7、，是决定其能否正常工作的前提条件。任何不稳定的系统，在工程上都是毫无使用价值的。稳定，是指系统受到扰动偏离原来的平衡状态后，去掉扰动，系统仍能恢复到原工作状态的能力。应当特别注意，线性系统的这种稳定性只取决于系统内部的结构及参数，而与初始条件和外作用的大小及形式无关。,线性系统稳定的充分必要条件是：系统的所有闭环特征根都具有负的实部，或闭环特征根都分布在左半s平面。判别系统的稳定性，最直接的方法是求出系统的全部闭环特征根。但是求解高阶特征方程的根是非常困难的。工程上，一般均采用间接方法判别系统的稳定性。劳斯判据是最常用的一种间接判别系统稳定性的代数稳定判据。,应用闭环特征方程各项的系数列写劳斯

8、表，劳斯表各行第一列元素的符号变化次数，即为系统闭环不稳定的根的个数。应用劳斯判据时，应注意两种特殊情况下，劳斯表的列写方法。,劳斯判据也可用来确定系统稳定工作时，或系统的闭环极点分布在某一特殊范围时，系统结构参数的允许变化范围。,系统闭环特征多项式各项同号且不缺项，是系统稳定的必要条件（注意不是充分条件）。,（5）稳态误差 稳态误差是系统很重要的性能指标，它标志着系统最终可能达到的控制精度。稳态误差定义为稳定系统误差信号的终值。稳态误差既和系统的结构及参数有关，也取决于外作用的形式及大小。,稳态误差可应用拉氏变换的终值定理计算，步骤如下：（1）判别系统的稳定性。只有对稳定的系统计算其稳态 误

9、差才有意义。（2）根据误差的定义求出系统误差的传递函数。（3）分别求出系统对给定和对扰动的误差函数。（4）用拉氏变换的终值定理计算系统的稳态误差。,对三种典型函数（阶跃、斜波、抛物线）及其组合外作用，也可利用静态误差系数和系统的型数计算稳态误差。采用具有对给定或对扰动补偿的复合控制方案，理论上可以完全消除系统对给定或（和）扰动的误差，实现输出对给定的准确复现。但工程上常根据输入信号的形式实现给定无稳态误差的近似补偿。,4根轨迹法 主要内容：根轨迹的概念与根轨迹方程，根轨迹的绘制法则，广义根轨迹，零、极点分布与阶跃响应性能的关系，主导极点与偶极子，阶跃响应的根轨迹分析。基本要求：重点是根轨迹法则

10、的应用及主导极点、偶极子等的概念，利用根轨迹估算阶跃响应的性能指标，法则证明只需一般了解。,2内容提要 本章主要介绍了根轨迹的基本概念、控制系统根轨迹的绘制方法以及根轨迹法在控制系统分析中的应用。（1）根轨迹的基本概念 根轨迹是当系统中某参数（如开环根轨迹增益K1）由0变化时，系统的闭环极点在s平面上移动的轨迹。根轨迹法的基本思路是：在已知开环零、极点分布的基础上，依据根轨迹法则，确定闭环零、极点的分布。再利用主导极点的概念，对系统的阶跃响应进行定性分析和定量估算。,（2）根轨迹方程根轨迹方程实质上是系统闭环特征方程的变形。负反馈系统根轨迹方程的一般形式为：,根轨迹方程的幅值平衡条件和幅角平衡

11、条件分别称之为根轨迹的幅值方程和幅角方程。,系统根轨迹方程的幅值方程和幅角方程由如下二式给出：,幅角方程是决定根轨迹的充分必要条件。系统的根轨迹可依据其幅角方程绘制，幅值方程主要用来确定根轨迹上各点对应的增益值。,（3）绘制系统轨迹的基本法则 根据系统的根轨迹方程式，按照绘制系统根轨迹的基本法则，即可由系统开环零极点的分布直接绘制出闭环系统的概略根轨迹。表4-2给出了当系统的开环根轨迹增益K1由0变化时，绘制系统180根轨迹的基本法则。（4）控制系统的根轨迹分析 控制系统的根轨迹分析即应用闭环系统的根轨迹图，分析系统的稳定性、计算系统的动态性能和稳态性能，或在根轨迹图上可以进行反馈系统的综合或

12、校正。当系统的根轨迹段位于左半s平面时，系统稳定。否则，系统必然存在不稳定的闭环根。当系统为条件稳定时，根轨迹与s平面虚轴的交点即为其临界稳定条件。,利用根轨迹得到闭环零、极点在s平面的分布情况，可以写出系统的闭环传递函数，进行系统动态性能的分析。系统的闭环零点由系统的开环传递函数直接给出，系统的闭环极点需应用根轨迹图试探确定。如果系统满足闭环主导极点的分布规律，可以应用闭环主导极点的概念把高阶系统简化为低阶系统，对高阶系统的性能近似估算。,（5）附加开环零极点对根轨迹的影响 根轨迹是根据开环零极点的分布绘制的，系统开环零极点的分布影响着根轨迹的形状。通过附加开环零极点，可以改造系统根轨迹的形

13、状，使系统具有满意的性能指标。,增加一个开环实零点，将使系统的根轨迹向左偏移，提高了系统的稳定度，增加系统阻尼。开环负实零点离虚轴越近，这种作用越大。增加一个开环实极点，将使系统的根轨迹向右偏移，降低了系统的稳定度，减小系统阻尼。开环负实极点离虚轴越近，这种作用越大。开环零点和极点重合或相近时，二者构成开环偶极子。合理配置偶极子中的开环零极点，可以在不影响动态性能的基础上，改善系统的稳态性能。,5频率响应法 主要内容：线性系统的频率响应，典型环节的频率响应，系统开环的频率响应，Nyquist稳定判据和对数频率稳定判据，稳定裕度及计算。闭环幅频与阶跃响应的关系，峰值及频宽，开环频率响应与阶跃响应

14、的关系，三频段（低频段，中频段和高频段）的分析方法。基本要求：频域性能指标、环节和系统频率响应曲线的绘制、以及系统稳定性判据（Nyquist判据和对数判据）均为重点内容。等M、等N圆图，尼柯尔斯图仅作一般了解。要明确单位最小相位和非最小相位的差别。估算公式只作一般了解。,内容提要（1）频率特性是线性系统（或部件）在正弦函数输入下，稳态输出与输入之比对频率的关系，概括起来即为同频、变幅、相移。它能反映动态过程的性能，故可视为动态数学模型。频率特性是传递函数的一种特殊形式。将系统传递函数中的s换成纯虚数j，就得到该系统的频率特性。频率特性可以通过实验方法确定，这在难以写出系统数学模型时更为有用。,

15、（2）开环频率特性可以写成因式形式的乘积，这些因式就是典型环节的频率特性，所以典型环节是系统开环频率特性的基础。典型环节有：比例环节、积分环节、微分环节、惯性环节、一阶微分环节、振荡环节、二阶微分环节和延迟环节。对典型环节频率特性的规律及其特征点应该非常熟悉。,（3）开环频率特性的几何表示：开环极坐标图和开环伯德图。（i）开环极坐标图的绘制 由开环极点-零点分布图，正确地确定出起点、终点以及与坐标轴的交点，即可绘制出开环极坐标草图。,（ii）开环伯德图的绘制 先把开环传递函数化为标准形式，求每一典型环节所对应的转折频率，并标在 轴上；然后确定低频段的斜率和位置；最后由低频段向高频段延伸，每经过

16、一个转折频率，斜率作相应的改变。这样很容易地绘制出开环对数幅频特性渐近线曲线，若需要精确曲线，只需在此基础上加以修正即可。对于对数相频特性曲线只要能写出其关系表达式，确定出=0，=时的相角，再在频率段内适当地求出一些频率所对应的相角，连成光滑曲线即可。,（4）频率法是运用开环频率特性研究闭环动态响应的一套完整的图解分析计算法。其分析问题的主要步骤和所依据的概念及方法如下：频域稳定性判据(奈氏判据)闭环稳定性 求频域指标,c,GM或Mr,b,Mp%,ts（估算公式）型号和开环放大系数 ess 开环频率特性和闭环频率特性都是表征闭环系统控制性能的有力工具。,开环频率特性曲线,（i）奈氏判据是根据开

17、环频率特性曲线来判断闭环系统稳定性的一种稳定判据。其内容为：若已知开环极点在s右半平面的个数为p，当 从0时，开环频率特性的轨迹在G(j)H(j)平面包围（-1，j 0）点的圈数为N(以逆时针方向为正)，则闭环系统特征方程式在s右半平面的个数为z，且有z=p2N。若z=0，说明闭环特征根均在s左半平面，闭环系统是稳定的。若z 0，说明闭环特征根在s右半平面有根，闭环系统是不稳定的。,（ii）开环频域指标、c、GM或闭环频域指标Mr、b反映了系统的动态性能，它们和时域指标之间有一定的对应关系，、Mr反映了系统的平稳性，越大，Mr越小，系统的平稳性越好；c、b反映了系统的快速性，c、b越大，系统的

18、响应速度越快。,（5）开环对数幅频的三频段 三频段的概念对分析系统参数的影响以及系统设计都是很有用的。一个既有较好的动态响应，又有较高的稳态精度；既有理想的跟踪能力，又有满意的抗干扰性的控制系统，其开环对数幅频特性曲线低、中、高三个频段的合理形状应是很明确的。低频段的斜率应取20 dB/dec，而且曲线要保持足够的高度，以便满足系统的稳态精度。中频段的截止频率不能过低，而且附近应有20dB/dec斜率段，以便满足系统的快速性和平稳性。20dB/dec斜率段所占频程越宽，则稳定裕度越大。高频段的幅频特性应尽量低，以便保证系统的抗干扰性。,6线性系统的校正方法 主要内容：系统设计问题概述，串联校正

19、特性及作用：超前、滞后及PID。校正设计的频率法。校正设计的根轨迹法。反馈校正的作用及计算要点。复合校正原理及其实现。基本要求：校正装置的作用及频率法的应用。以串联校正为主，反馈校正为辅。以频率法为主，根轨迹法为辅。复合校正的应用。,内容提要 1）在系统中加入一些其参数可以根据需要而改变的结构或装置，使系统整个特性发生变化，从而满足给定的各项性能指标。这一附加的装置称为校正装置。加入校正装置后使未校正系统的缺陷得到补偿，这就是校正的作用。2）常用的校正方式有串联校正、反馈校正、前馈校正和复合校正四种。串联校正和反馈校正是适用于反馈控制系统的校正方法，在一定程度上能够使已校正系统满足要求的性能指

20、标。串联校正简单，易于实现，因此得到了广泛的应用。,3）串联超前校正是利用校正装置的相角超前补偿原系统的相角滞后，从而增大系统的相角裕度。超前校正具有相角超前和幅值扩张的特点，即产生正的相角移动和正的幅值斜率。超前校正正是通过其幅值扩张的作用，达到改善中频段斜率的目的。故采用超前校正可以增大系统的稳定裕度和频带宽度，提高了系统动态响应的平稳性和快速性。但是，超前校正对提高系统的稳态精度作用不大，且使抗干扰的能力有所降低。串联超前校正一般用于稳态性能已满足要求，但动态性能较差的系统。,但如果未校正系统在其零分贝频率附近，相角迅速减小，例如有两个转角频率彼此靠近(或相等)的惯性环节或一个振荡环节，

21、这就很难使校正后的系统的相角裕度得到改善。或未校正系统不稳定，为了得到要求的相角裕度，超前网络的a值必须选得很大，将造成校正后系统带宽过大，高频噪声很高，严重时系统无法正常工作。,4）串联滞后校正是利用校正装置本身的高频幅值衰减特性，使系统零分贝频率下降，从而获得足够的相角裕度。滞后校正具有幅值压缩和相角滞后的特点，即产生负的相角移动和负的幅值斜率。利用幅值压缩，有可能提高系统的稳定裕度，但将使系统的频带过小；从另一角度看，滞后校正通过幅值压缩，还可以提高系统的稳定精度。滞后校正一般用于动态平稳性要求严格或稳定精度要求较高的系统。但为了保证在需要的频率范围内产生有效的幅值衰减特性，要求滞后网络

22、的第一个转折频率1/T足够小，可能会使时间常数大到不能实现的程度。,5）串联滞后超前校正的基本原理是利用校正装置的超前部分来增大系统的相角裕度，同时利用滞后部分来改善系统的稳态性能。当要求校正后系统的稳态和动态性能都较高时，应考虑采用滞后超前校正。6）希望特性法仅按对数幅频特性的形状确定系统性能，所以只适合于最小相位系统。,例 某系统的开环对数幅频特性曲线如图6-6（a）所示，其中虚线表示校正前的，实线表示校正后的，求解：（1）确定所用的是何种串联校正，并写出校正装置的传递函数Gc(s)；（2）确定校正后系统稳定时的开环增益；（3）当开环增益k=1时，求校正后系统的相位裕度，幅值裕度h。,(2

23、)由校正后系统开环传递函数 可得其闭环特征方程 列出劳斯表如下：系统要稳定，劳斯表第一列全为正，因而 110000 1000k 0 1000k 0可得 0 k 110,解(1)由系统校正前、后对数幅频特性曲线可得校正装置的对数幅频特性曲线，如图6-6（b）所示。从图中可看出所用的是串联滞后超前校正。从而可得,或者，由系统对数幅频特性曲线可知，校正前系统开环传递函数为 校正后，系统开环传递函数为 由G2(s)=Gc(s)G1(s)，可得 为一滞后超前校正网络。,(3)当k=1时，由其对数幅频特性可知 c=1由()=90 arctan(0.1)arctan(0.01)可得(c)=96.28=180

24、+(c)=83.72又因为()=90 arctan(0.1)arctan(0.01)=180 可得 g=31.6故,7非线性系统理论 主要内容：非线性系统动态过程的一般特征。典型非线性特性及其影响。谐波线性化及描述函数。用描述函数法研究系统稳定性和自激振荡。相轨迹的一般特点及绘制方法。线性系统的相轨迹，非线性系统的相轨迹绘制及分析。非线性系统的校正问题。基本要求：非线性系统的不可叠加性及自振现象，描述函数法的使用限制条件，描述函数的建立只作一般了解，相轨迹法重点在线性系统相轨迹的全局结构，分段线性系统相轨迹和动态过程的概略分析。,内容提要 本章介绍了非线性系统的两种基本分析方法：相平面法和谐波

25、平衡法。,（1）相平面法是分析非线性系统的一种时域法、图解法，不仅可以分析系统的稳定性和自振荡（极限环），而且可以求取系统的动态响应。这种方法只运用于二阶系统，但由于一般高阶系统又可用二阶系统来近似，因此相平面法也可用于高阶系统的近似分析。,（2）相平面法分析非线性系统的一般步骤：（i）首先选择合适的相平面坐标，并根据非线性特性将相平面划分成若干个线性区域。若系统没有外部输入，而是分析初始条件下系统的动态过程，可选取系统的输出量c及其导数，作为相坐标。当系统有阶跃或斜坡输入时，选取系统的误差 e和 作为相坐标，会更为方便。,（ii）根据系统的微分方程式绘制各区域的相轨迹。（iii）把相邻区域的

26、相轨迹，在区域的边界上适当连接起来，便得到系统的相平面图。然后根据相平面图，进一步分析系统的动态响应。,（3）谐波平衡法法 这是一种频域法，基于谐波线性化的近似分析方法。其基本思想是首先通过描述函数将非线性环节线性化，然后应用线性系统的频率法对系统进行分析。描述函数法在应用时是有条件限制的，其应用条件是：,（i）非线性系统的结构图可以简化成只有一个非线性环节和一个线性部分串联的典型负反馈结构。若不是这种典型结构，则必需首先利用系统中信号间的传递关系简化成这种典型结构，才能应用描述函数法做进一步的分析。（ii）非线性环节的静特性曲线是奇对称的。（iii）线性部分应具有良好的高频衰减特性。（iv）

27、只能用来分析非线性系统的稳定性和自振荡。,（5）描述函数N(X)的计算及其物理意义描述函数N(X)可以从定义式出发求得，一般步骤是：（i）首先画出非线性特性在正弦信号输入下的输出波形，并写出输出波形的数学表达式。（ii）利用付氏级数求出输出的基波分量。（iii）将求得的基波分量代入定义式，即得N(X)。对于复杂的非线性特性也可以将其分解为若干简单的典型非线性特性的串并联，然后再由已知的这些简单非线性特性的描述函数求出复杂非线性特性的描述函数。描述函数的物理意义是描述了一个非线性元件对基波正弦量的传递能力。,（6）谐波平衡法法分析稳定性和自振荡的一般步骤是：（i）首先求出非线性环节的描述函数N(

28、X)。（ii）分别画出线性部分的G(j)曲线和非线性部分的1/N(X)曲线。（iii）用奈氏判据判断稳定性和自振荡，若存在稳定的自振荡，则进一步求出自振荡的振幅和频率。特别强调的是，应用描述函数法分析非线性系统，其结果的准确程度取决于线性部分高频、衰减特性的强弱。在对数坐标图上，取决于L()曲线高频段的斜率和位置，其高频段斜率越负，位置越低，高频衰减特性越强，分析结果就越准确。,设三个非线性系统的负倒幅特性和幅相频率特性 如下图a）、b）c）所示。试用描述函数法定性分析这三个系统的稳定性。,(1)如图(a)所示,-1N(A)曲线不被G(j)曲线所包围,则非线性系统是稳定的。(2)如图(b)所示

29、,-1N(A)曲线被G(j)曲线所包围,则非线性系统不稳定。(3)如图(c)所示,在复平面上,-1N(A)曲线与G(j)曲线相交,则在非线性系统中产生周期性振荡。图中-1N(A)曲线与G(j)曲线有两个交点a和b。在a点随着A的增加-1N(A)曲线从不稳定区到稳定区，因此a点是稳定的等幅振荡点,形成可观察到的稳定自持振荡。在b点随着A的增加-1N(A)曲线从稳定区到不稳定区，因此b点的振荡状态是不稳定的,无法观察到。,非线性系统如图（a）所示，试用描述函数法分析周期运动的稳定性，并确定自振荡的振幅和频率。,图（a）非线性系统的结构图,解：由图7-4（a）可知，系统的结构图不是描述函数应用时的典

30、型结构，因此首先变换成典型结构。由于在用描述函数分析稳定性和自振荡时，不考虑r(t)的作用，故设r(t)=0。再根据结构图中信号间的相互关系，故图（a）可变换成图（b）（c）的典型结构。,（b）（c）结构图变换,由结构图知，非线性特性是滞环继电特性：M=1，h=0.2,故,画出1/N(A)曲线与G(j)曲线如图（d）所示，1/N(A)曲线是一条虚部为jh/4M=j0.157的直线。显然两曲线的交点处决定了一个稳定的自振荡。,图（d）系统的G(j)和1/N(A)曲线,令,得 4（rad/s）,将=4代入ReG(j)令ReG(j)=Re1/N(A)得 A=0.775 故自振荡的振幅A=0.775，

31、频率=4rad/s。,8采样系统理论 主要内容：采样信号及采样系统。采样过程的数学描述。采样信号的复现：采样定理、零阶保持器。Z变换及Z反变换：定理、方法及应用。差分方程及差分方程的解。脉冲传递函数及动态结构图变换。采样系统稳定性计算：双线性变换和劳斯判据。采样系统稳态误差的计算及一般规律。采样系统零、极点分布与动态性能的定性分析。离散系统的状态方程及其解。基本要求：Z变换的应用和脉冲传递函数的概念，采样系统稳定性计算：双线性变换和劳斯判据。采样系统稳态误差的计算及一般规律。,由,例：,闭环脉冲传递函数,有一个采样开关的采样系统,有数字校正装置的采样系统,典型采样系统及其C（Z）见P353,采

32、样系统的稳态误差,采样系统的类型,设采样系统的开环脉冲函数为G(z)，当G(z)具有0个，1个，2个z1的极点时，系统分别为0型，I型，II型系统。,应用终值定理求给定稳态误差终值,设采样系统是单位负反馈系统，则给定误差脉冲传递函数为：,例：采样系统如图，其中零阶保持器的传递函数为,2、根据系统的开环脉冲传递函数，系统有一个Z=1的极点，为I型系统。,查表得与上式对应的Z变换。系统的开环脉冲传递函数,自动控制理论复习题,一、单项选择题1正弦函数sint的拉氏变换是A B C D2.实际生产过程的控制系统大部分是 A.一阶系统 B.二阶系统.低阶系统.高阶系统3.如果系统中加入一个微分负反馈，将

33、使系统的超调量p A.增加 B.减小 C.不变 D.不定,【B】,【D】,【B】,4.运算放大器具有 的优点。A.输入阻抗高，输出阻抗低 B.输入阻抗低，输出阻抗高 C.输入阻抗高，输出阻抗高 D.输入、输出阻抗都低5.若开环传递函数G(s)H(s)不存在复数极点和零点，则。.没有出射角和入射角.有出射角和入射角 C.有出射角无入射角落 D.无出射角有入射角6一阶系统G（s）放大系数K愈小，则系统的输出响应的稳态值。A不变B不定 C愈小 D愈大,【A】,【A】,【C】,7二阶系统当01时，如果增加；则输出响应的最大超调量p将A增加 B减小 C不变 D不定8.若开环传递函数为,此时相位裕量和的关

34、系是 A.随K增加而增大B.随K增大而减小 C.以上都不是 D.与K值无关9.在伯德图中反映系统抗高频干扰能力的是 A.低频段 B.中频段 C.高频段 D.无法反映10.设开环系统频率特性G(j)=,当=1rad/s时，其频率特性幅值M(1)=A.B.4 C.D.2,【B】,【B】,【C】,【C】,11.超前校正装置的最大超前相角 A.B.C.D.12下列判别系统稳定性的方法中，哪一个是在频域里判别系统稳定性的判据 A劳斯判据 B赫尔维茨判判据 C奈奎斯特判据 D根轨迹法13设单位负反馈系统的开环传函为G（s），那么它的相位裕量的值为 A15 B60 C30 D45,【A】,【C】,【D】,1

35、4.在工程问题中，常用_数学模型来表达实际的系统。.精确的.复杂的 C.简化的.类似的15滞后超前校正装置的相角是，随着的增大 A先超前再滞后 B先滞后再超前 C不超前也不滞后 D同时超前滞后16主导极点的特点是 A距离实轴很远 B距离实轴很近 C距离虚轴很远 D距离虚轴很近17.对于一阶、二阶系（低阶）统来说，系统特征方程的系数都是正数是系统稳定的 A.充分条件B.必要条件（高阶）C.充分必要条件 D.以上都不是,【C】,【B】,【D】,【C】,18.开环传递函数为G(s)H(s)=,则实轴上的根轨迹为 A.4,)B.4,0 C.(,4)D.0,19.二阶振荡环节的对数幅频特性的高频段的渐近

36、线斜率为_dB/dec。（低频为0）A.40 B.-20 C.-40 D.020确定根轨迹的分离点和会合点，可用A B幅值条件 C幅角条件 D 21.进行串联滞后校正后，校正前的穿越频率c与校正后的穿越频率的关系，通常是 A.c=B.c C.c D.c与 无关,【B】,【C】,【D】,【B】,22研究随动系统（输入变化）时，常用的典型输入信号是 A脉冲函数 B斜坡函数（a）C阶跃函数 D正弦函数23.设系统的开环传递函数为，要使系统稳定，K值的取值范围为 A.K0 B.K40 C.0K40 D.0K3024.PID控制规律是_控制规律的英文缩写。A.比例与微分 B.比例与积分 C.积分与微分

37、D.比例、积分与微分25.比例环节(zhixian)的频率特性相位移()=A.90 微分 B.90 C.0 D.180,【】,【】,【】,【】,C,D,D,B,26设积分环节的传递函数为G（s），则其频率特性幅值A()=【】A B C D27.设开环系统的频率特性为G(j)=,则其频率特性的极坐标图的奈氏曲线与负虚轴交点的频率值_rad/s。【】A.0.1 B.1 C.10 D.228.用频域法分析控制系统时，最常用的典型输入信号是【】A.脉冲函数 B.斜坡函数 C.阶跃函数 D.正弦函数,A,B,D,29由电子线路构成的控制器如图，它是 先求传函，看其组成【】API控制器 BPD控制器 CP

38、ID控制器 DP控制器,A,二、填空题,1控制系统的稳态误差一般要求在被控量稳定值的 以内。2.根轨迹全部在根平面的 部分时，系统总是稳定的。3.设系统的频率特性G(j)=R()+JI()，则相频特性G(j)=。4、和准确性是对自动控制系统性能的基本要求。5二阶振荡环节的标准传递函数是。6采用拉氏变换，可将系统的_ 方程转换成_方程求解。,2%或5%,左半,微分,代数,快速性,稳定性,7.随动系统中常用的典型输入信号是 和_或加速度函数。8.超前校正装置的最大超前角处对应的频率m=_。9 滞后校正装置最大滞后角的频率m=。10控制系统的分析和综合方法有_，时域法，根轨迹法，状态空间法等。11一

39、阶系统 的单位阶跃响应为。12当K0时，0型系统的奈氏图始于_的有限值处。,斜坡函数,抛物线函数,频域法,正实轴,13比例环节的对数幅频特性L（）=。14设系统的频率特性为G(j)=R(j)+jI()，则R()称为。15闭环频率特性的性能指标有,和频带宽度b。16.系统渐近稳定的充分必要条件是闭环控制系统传递函数的_都具有。,20lgk,实频特性,谐振峰值Mr,谐振频率r,全部极点,负实部,17如果根轨迹位于实轴上两个相邻的开环零点之间，那么这两个零点之间必定存在（先汇合后分离）。18若根轨迹位于实轴上两个相邻的开环极点之间，则这两个极点之间必定存在。19超前校正装置的奈氏曲线为一个_。20.增加极点对系统的_性能是不利的。21.剪切频率c不仅影响系统的 还影响动态过程的。,会合点,分离 点,半圆,动态,相位裕量,调整时间,